南京航空航天大学《航空发动机构造》教案 编写人：能 源与动力学院 宋迎东
1 绪论
1.1 基本类型
1.1.1 活 塞式+螺旋桨
汽油机—— 等容循环（OTTO 循环）
柴油机—— 等压循环（Disel 循环）
做功特点：
(1)进气量小
(2)各冲(过)程在同一汽缸内按序完成（ “个体作业” ）→ 功率(生产
率)受限。
1．1．2 燃气涡轮机
做功特点：
(1)进气量小
(2)各过程分别由专门部件连续完成(“流水作业”) →功率(生产率)
大。
·五大基本部件(进气装置、压气机、燃烧室、涡轮和排气装置)；
·三大核心部件(压气机、燃烧室、涡轮)——核心机，燃气发生器
·其它部件随用途(WP、WZ、WJ、WS)而异。如:加力燃烧室、减速器
（1）涡轮喷气发动机（WP）
·结构简单
·能量损失大、油耗高，加力耗油成倍增长
WP6:最大 sfc=0.99kg/daN.h;加力：1.63
·加力燃烧室+可调喷管
p
(2)涡轮螺旋桨发动机（WJ）
·燃气发生器出来的能量绝大部分在动力涡轮中膨胀做功→减速器 n↘
1000-2000rpm→螺旋桨；
·燃气剩下的能量一部分在尾喷管中继续膨胀，产生一小部分推力；
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·螺旋桨直径大，飞行速度受到限制，M=0.5-0.7；
·排气能力损失少，推进效率高，油耗小；
(3)涡轮轴发动机（WZ）
·燃气发生器排出的燃气能量几乎全部在动力涡轮中膨胀做功，由尾喷管排
出时，速度很低；
·输出转速高，以减少由发动机传到直升机主减速器的传动扭矩，使输出
轴的直径与重量较小。两种形式：
A．动力涡轮直接输出→主减
B．动力涡轮→小减速器（体减）→n↘6000-8000rpm→主减
（直九为B型）
·航机它用为WZ
任何形式的航空发动机（WP、WS、WJ）均可以改型为地面及舰船用动力。
(4)涡轮风扇发动机(WS)
后风扇（未广泛使用）
·方案简单；
·浪费大（高温合金昂贵）、加工困难；
·风扇增压比受到限制。
前风扇（广泛使用）
·油耗低、噪声小；
·迎风面积比 WP 大，但比 WJ 小，小流量比可以高速飞行。
EX：民用大流量比发动机从前能够看透到后，即透过外函道。
(5)桨扇发动机（JS）
80年代石油危机引起。
(6)冲压发动机（导弹上用）
当M数为3.5 ~4 时，压气机压比为 1，必须放弃压气机，而采用冲压发动
机。
1．2 航空发动机发展简史
1．2．1 发展简史
航空发展始于本世纪初，前四十年为活塞 时代(继承于内燃机)，后六十年
为喷气时代。
综观航空喷气发展史：“竞争是动力，战备为先导，效益作基础，军用民用
交替发展，并正向齐头并进转化”。
热战时期(二次大战末期)： 以军为主，出现“喷气”；
冷战时期：以军作主导，军民交替发展'。
(1)“军”突破“音障”；“民”出现 WJ。
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(2)“热障”(M≥3)出现并克服。
(3) 60年前后
(苏) 57年人造卫星上天，引发西方军备紧跟和扩充.从而“导弹走俏，喷
气转民”，民用型 WS (SPEY) 与 WZ (陆用) 悄然出现。
(4) 63年苏联航空节
(苏) 军用型常规喷气飞机大出风头 (以 WP 为主)。
(美)“又一次面临喷气转向”. 此时 WS 由民转军，随之出现 V/S、远程
轰炸机。
(5)大动荡时期：70年后逐渐向军民并进转化。
中东战争要求：飞机具有中空(H=6--8KM)、高速(M<=3)、大机动(格斗性)；
发动机具有变工况与可靠性。
“风扇军转民化”并要求“三高一低”(高流量比、高压比、高温、低油耗)。
民用有向“桨扇”转化的趋势（但目前并未普及，仍然是WS）。
总之,目前已形成美、俄、英(老牌)、法(小发为主)四国的技术主流。
1．2．2 先进发动机介绍
军用：小流量比WS
美国 F15-E,F16-C/D——F110-GE-100(7.07,加力12268daN)
F100-PW-220(7.4,10590daN)
F16-A/B——F100-PW-200 (7.7,10590daN)
YF22 —— F119( >10,15560daN)
俄罗斯 Su27 —— AЛ31-Ф(AL31-F)(7.14,12258daN)
法 国 Rafale —— M88(9.0,7500daN)
欧 洲 EFA(欧洲战斗机)——EJ200(10,9000daN)
中 国 F10 ——WS10(10A)
民用：大流量比WS
Boeing777——GE90 34.25-44.5 吨
流量比 9.0
增压比 45
风扇直径 3.124米
PW4048 32.3-40.0 吨
流量比 7.0
增压比 36
风扇直径 2.844米
湍达（Trent）882(R&R) 31.7-37.5吨
流量比 6.01
增压比 39.3
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风扇直径 2.794米
（一机多发，也说明结构问题没有唯一解）
Boeing737-300，400，500，600，700，800
A340-200,-300,KC-135R—— CFM56 4.7-5.50,8220-16000daN
1.3 我国发动机简介
(1)WP6 (单转子加力WP)——J6,强5
(2)WP7 系列(双转子加力WP)——J7,J8
(3)WP13系列(双转子加力WP)
(4)WS9（双转子加力WS）
(5)运7 —— WJ5
运8 —— WJ6
运12 —— WJ9
直9 —— WZ8
轰6 —— WP8
(6) 在研
１.4 基本设计要求
(1) 先进性(战技指标)
(2) 安全可靠性(以保护人与机为前提)
(3)工艺性—— 针对客观条件,正确权衡先进性与可行性间的关系。
(4)使用维护性——注意单元体设计、检查窗口设计与维护检测设计，降低
维护费用。
(5) 继承性
(6) 经济性
